污水曝气阶段碳源、碳氮比对VOCs排放影响及减排研究

发布时间：2020-07-05 22:06

【摘要】：污水处理厂VOCs排放问题正逐步得到重视,关于碳源和碳氮比对污水厂VOCs排放的影响尚未明晰。通过人工配水、SBR装置以脱氮除磷方式运行,研究曝气阶段对VOCs排放的影响,以及有机物乙酸钠、葡萄糖、甲醇和不同碳氮比条件下与VOCs排放关系;通过高通量测序技术,对比不同碳源、碳氮比在稳定运行条件下的微生物群落变化,以期得到不同碳源、碳氮比、微生物与VOCs排放关系。研究结果表明:(1)不同碳源条件下,VOCs随时间变化的峰值浓度、曝气阶段的VOCs排放量以及微生物群落多样性均不同,其中VOCs排放量从小到大依次为:乙酸钠20.79mg/(m3·d)、葡萄糖23.33mg/(m3·d)、甲醇24.86mg/(m3·d),而乙酸钠的峰值浓度也最少为1518μg/m3。不同碳氮比条件下,随着碳氮比的增加,VOCs的峰值浓度以及曝气阶段的VOCs排放量也随之增加,当碳氮比为2、4、6、8时,VOCs排放量依次为17.86mg/(m3·d)、20.24mg/(m3·d)、22.96mg/(m3·d)、25.60mg/(m3·d)。(2)以甲醇作为碳源时与以乙酸钠、葡萄糖作为碳源时微生物组成结构差异比较大,活性污泥中微生物群落多样性由高到低分别为葡萄糖、乙酸钠、甲醇。不同碳氮比其对应的微生物组成结构有差异且微生物群落多样性也不同,其中碳氮比为4和6时微生物群落具有较高的相似性,污泥中微生物群落多样性由高到低其碳氮比分别为2、8、4、6。(3)变形菌门(Proteobacteria)是SBR系统中的最优菌群,但在不同碳源、碳氮比条件下占比有所不同,其中,以乙酸钠为碳源时,变形菌门所占的比值最高为46.06%,当碳氮比小于6时,变形菌门所占的比值随碳氮比的增加而增加,但当碳氮比为8时,变形菌门所占的比值减少。拟杆菌门(Bacteroidetes)是仅次于变形菌门的优势菌群。厚壁菌门(Firmicutes)对葡萄糖和甲醇两种碳源有偏好性。绿弯菌门(Chloroflexi)更容易利用甲醇,且当碳氮比为8时,所占的比值最大。(4)从VOCs减排和出水水质考虑,最佳碳源为乙酸钠。在最佳碳源条件下,水质达到了很好的去除效果,COD、TP、NH4+-N的去除率均在90%以上,TN的去除率在60%以上,且在此条件下,VOCs排放量为20.79mg/(m3.d)是三种碳源中最少的。最佳C/N为6。在最佳C/N条件下,水质达到了很好的去除效果,COD、TP、NH4-N的去除率都在90%以上,TN的去除率在60%以上,而VOCs排放量为22.96mg/(m3·d),虽然分别比C/N为2、4时VOCs排放量多出5.1mg/(m3·d)、2.72mg/(m3·d),但当C/N为2、4时,出水水质较差,其中TP以及COD的去除率均在40%以下。(5)有机物功能菌主要有变形菌门(Proteobacteria)中的γ-变形菌纲、β-变形菌纲、拟杆菌门(Bacteroidetes)中的黄杆菌属、酸杆菌门(Acidobacteria)中的食酸假单胞菌等。在污水处理过程中,适当改变有机物功能菌所占的比值,达到VOCs的减排。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X701
【图文】：

实验装置图

２．１材料与方法逡逑２．１．１试验装直逡逑本实验采用ＳＢＲ反应器如图２－１所示，ＳＢＲ反应器为高ｌｍ，直径９ｃｍ有机玻璃材质，逡逑有效容积为４Ｌ。本实验采用合成废水进行实验，废水从进水口流入反应装置，出水从出水逡逑口利用蠕动泵排出，进水量和出水量均为２Ｌ，在曝气停止前期从排泥口进行排泥。在检测逡逑口利用ＶＯＣｓ检测O)对曝气阶段ＶＯＣｓ的产生量进行检测，为保证测得ＶＯＣｓ的准确，除逡逑检测时排气孔关闭其余皆是开启状态。实验室ＳＢＲ工艺设计水力停留时间为ｌｄ，污泥龄逡逑为２５ｄ，污泥浓度为４０００ｍｇ／Ｌ，各阶段实验运行时间参数设计见表２－１，实验装置主要设逡逑备参数见表２－２。各运行阶段由定时开关控制。逡逑搅拌器逡逑排气口逡逑进水口「逡逑｜邋Ｌ逦ｙ0ｃｓ检则仪逡逑堪气机逡逑出水口逦——＾逡逑广：。。逡逑逦：＿邋排淀口逦”逡逑，逦ｒ逦＾邋，底盘VA气逡逑＿逡逑污水反应拄逡逑图２－１实验装置图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｅｘｐ

碳源,排放量,最高值

逦２５０逡逑时间（ｍｉｎ）逡逑图２－２不同碳源ＶＯＣｓ沿程变化逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＶＯＣｓ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｓｏｕｒｃｅｓ逡逑由图２－２可以看出，在不同碳源的条件下的曝气启动阶段，ＶＯＣｓ浓度均迅速上升，逡逑在４－６ｍｉｎ内达到最高值，随着时间的推移，ＶＯＣｓ浓度也逐渐趋于平稳。而不同碳源所对逡逑应的ＶＯＣｓ浓度最高值以及平稳值都有所不同，其中，甲醇作为碳源时，其ＶＯＣｓ浓度的逡逑最高值１７２５｜ａｇ／ｍ３和平稳平均值９９８｜ｉｇ／ｍ３均高于乙酸钠和葡萄糖作为碳源时的ＶＯＣｓ浓逡逑度，而以葡萄糖作为碳源时ＶＯＣｓ浓度的最高值为１６６６吨／ｍ３、平稳平均值为９７５吨／ｍ３，逡逑由此可知，甲醇在最高值和平稳值与葡萄糖相差不大。以乙酸钠作为碳源时ＶＯＣｓ浓度的逡逑最高值为１５１８｜＿ｉｇ／ｍ３、平稳平均值为９２０（ｉｇ／ｍ３，由此可知，以乙酸钠作为碳源的ＶＯＣｓ浓逡逑度无论是最高峰值和平稳平均值在三种碳源中是最低的。逡逑２．２．１．２不同碳源对ＳＢＲ系统中ＶＯＣｓ排放量的影卩向逡逑运用曝气阶段ＶＯＣｓ排放量的计算方法，其中曝气强度为２００ｍＬ／ｍｉｎ，对图２－２进行逡逑计算

变化图,去除率,反应器,碳源

逦１７逡逑由图２－３可以看出，不同的碳源条件下，其ＶＯＣｓ的排放量不同，其中以甲醇为碳源逡逑时ＶＯＣｓ排放量为２４．８６ｍｇ／（ｍ３ｄ）是三种碳源中最高的，而以乙酸钠为碳源时ＶＯＣｓ排放逡逑量为２０．７９ｍｇ／（ｍ３邋ｄ），以葡萄糖为碳源时ＶＯＣｓ排放量为２３．３３ｍｇ／（ｍＭ），其中以葡萄糖为逡逑碳源与以甲醇为碳源时的ＶＯＣｓ排放量仅相差１．５３ｍｇ／（ｍ３ｄ），这两种碳源的排放量较为接逡逑近。逡逑２．２．１．３不同碳源对ＳＢＲ系统中ＣＯＤ去除分析逡逑图２－４为随着时间的推移，不同碳源条件下ＣＯＤ的去除率变化图。逡逑１００邋逦邋逦逦，——，逦，逦逡逑ｙ逦－ｍ－ＣＯＤｔＴ＾＾邋？逡逑ｄＶ．

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